医学物理-静电场-课件

第九章静电场第一节电场电场强度第二节高斯定理第三节电势第四节电偶极子电偶层第五节静电场中的电介质第六节心电知识1ppt课件

自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷具有最小单元：e=1.610-19C。在自然界中,带电体的电量都是这一最小电量e的整数倍：q=Ne

这个特性叫做电荷的量子化。电荷间有电力的相互作用：

同号电荷相斥,异号电荷相吸。电荷2ppt课件SI制一、库仑定律第一节电场电场强度场源指向场点3ppt课件（为真空电容率也叫真空介电常数）

令库仑定律是实验定律,是电学理论的基础.4ppt课件二、电场电场强度

实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质实物物质

场力的性质能的性质

静电场（electrostaticfield）：与观察者相对静止的电荷产生的电场。5ppt课件（一）电场强度(electricfieldintensity)

单位

电场中某点处的电场强度

等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向。

电荷在电场中受力

（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷：试验电荷6ppt课件1、点电荷电场的电场强度7ppt课件2、场强叠加原理

由力的叠加原理得所受合力

点电荷对的作用力为故处总电场强度电场强度的叠加原理8ppt课件

电荷连续分布情况电荷体密度点处电场强度根据带电体上电荷的分布情况计算电场强度：9ppt课件电荷面密度电荷线密度10ppt课件由对称性有解

例1正电荷均匀分布在半径为的圆环上.计算在环的轴线上任一点的电场强度.11ppt课件12ppt课件讨论（1）（点电荷电场强度）（2）（3）13ppt课件一、静电场力所做的功

点电荷的电场结果:

仅与的始末位置有关，与路径无关。第三节电势14ppt课件

任意电荷的电场（视为点电荷的组合）结论：静电场力做功与路径无关.二、静电场的环路定理

(circuitaltheoremofelectrostaticfield)静电场是保守场1215ppt课件三、电势能(electricpotentialenergy)

静电场是保守场，静电场力是保守力。静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值。电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的.令

试验电荷在电场中某点的电势能，在数值上就等于把它从该点移到零势能处静电场力所作的功。16ppt课件(积分大小与无关)四、电势点电势点电势17ppt课件令

电势零点选择方法：有限带电体以无穷远为电势零点，实际问题中常选择地球电势为零。

电势差

物理意义把单位正试验电荷从点移到无穷远时，静电场力所作的功。18ppt课件(将单位正电荷从移到电场力作的功。)

电势差

电势差是绝对的，与电势零点的选择无关；电势大小是相对的，与电势零点的选择有关。注意

静电场力的功原子物理中能量单位

单位：伏特19ppt课件1、点电荷的电势令20ppt课件2、电势的叠加原理

点电荷系

电荷连续分布21ppt课件求电势的方法

利用

若已知在积分路径上的函数表达式，则（利用了点电荷电势这一结果已选无限远处为电势零点，即使用此公式的前提条件为有限大带电体且选无限远处为电势零点。）讨论22ppt课件++++++++++++++例1

正电荷均匀分布在半径为的细圆环上.求圆环轴线上距环心为处点的电势.23ppt课件讨论

24ppt课件

空间电势相等的点连接起来所形成的面称为等势面。为了描述空间电势的分布，规定任意两相邻等势面间的电势差相等。3、等势面（电势图示法）

在静电场中，电荷沿等势面移动时，电场力做功

在静电场中，电场强度总是与等势面垂直的，即电场线是和等势面正交的曲线簇。25ppt课件点电荷的等势面

按规定，电场中任意两相邻等势面之间的电势差相等，即等势面的疏密程度同样可以表示场强的大小。26ppt课件两平行带电平板的电场线和等势面++++++++++++

27ppt课件一对等量异号点电荷的电场线和等势面+28ppt课件五、电场强度与电势的关系

电场中某一点的电场强度沿某一方向的分量，等于这一点的电势沿该方向单位长度上电势变化率的负值。29ppt课件方向

与相反，由高电势处指向低电势处大小

当所取方向为等势面的法线方向时，场强沿等势面法线方向的分量为场强本身：为等势面的单位法矢，方向指向电势增大的方向。30ppt课件六、电场线和等势面的关系1）电场线与等势面处处正交。（等势面上移动电荷，电场力不做功。）2）等势面密处电场强度大；等势面疏处电场强度小。1）电场弱的地方电势低；电场强的地方电势高吗？

2）的地方，吗？

3）相等的地方，一定相等吗？等势面上一定相等吗？讨论31ppt课件作业：

点电荷、、、的电量均为，放置在一正方形的四个顶点上，各顶点距正方形中心O的距离均为。求（1）O处的场强与电势（2）将一检验电荷从无穷远处移到O点，电场力做功多少？电势能改变了多少？32ppt课件电偶极矩（电矩）第四节电偶极子电偶层电偶极子的轴线其方向规定从负电荷指向正电荷一、电偶极子（electricdipole)的电场1、电偶极子及其电偶极矩电偶极子：指两个相距很近的带等量异号电荷的点电荷所组成的带电系统。33ppt课件2、电偶极子电场中任意一点的电势解34ppt课件35ppt课件3、电偶极子电场中的场强

电偶极子电场的场强分布很复杂，讨论在电偶极子轴线上的场强分布：在电偶极子的轴线上，

场强大小与电矩成正比，场强方向与电矩方向相同。

讨论在电偶极子轴线的中垂面上上的场强分布：36ppt课件二、电偶层（electricdoublelayer)

电偶层：指相距很近、互相平行且具有等值异号的电荷面密度的两个带电表面。可将电偶层看成由许多平行排列的电偶极子组成。

如图：两带电表面间的距离，电荷面密度分别为＋和－。

在电偶层上取偶层元dS，该面元上的电量为dS，37ppt课件偶层元单独产生的电场在a点的电势为：

令＝表示单位面积的电偶极矩，称为层矩。

dS

cosθ/r２为面元dS对a点所张立体角d，则有：

dU=kd38ppt课件

如果从a点看到电偶层元带正电面，则d为正，相反为负，整个电偶层在a点的电势为：如果整个电偶层的层矩都相等，则上式可写成：对构成闭合曲面的电偶层：（2）电偶层分布不均匀，膜外空间的电势一般不为零。（1）电偶层均匀分布，膜外空间的电势为零，膜内空间的电势为39ppt课件第六节心电知识1.心肌细胞的电偶极矩

心肌细胞受到刺激,细胞膜对离子的通透性发生改变，以及其后恢复原状的过程中,将形成一个变化的电偶极矩,在其周围产生变化电场,并引起空间电势变化.心肌细胞是心脏组成的小单元心肌细胞处于静息状态时，心肌细胞处于极化状态，对外不显电性，外部空间各点的电势为零。一、心电场40ppt课件极化不形成电偶刺激正在除极形成电偶除极结束不形成电偶正在复极形成电偶复极结束不形成电偶静息状态局部电性改变先除极的地方先复极电矩反向41ppt课件

心电偶（cardio-electricdipole)：心肌是由大量的心肌细胞组成，研究心脏电性质时，可整个心脏可等效为一个电偶极子，称之为心电偶。

心电场（cardio-electricfield）:指由心电偶在空间产生的电场。